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應(yīng)用型教具*
——電磁式智能蓄水塔

呂日雪王 帥

(河北民族師范學(xué)院物理系河北 承德067000)

教科版九年級(jí)下冊(cè)第八章第二節(jié)“電磁繼電器”的教學(xué)重點(diǎn)是電磁繼電器的工作原理；難點(diǎn)是利用電磁繼電器的工作原理分析實(shí)際應(yīng)用中的電路.因?yàn)殡姶爬^電器的工作原理比較復(fù)雜，如果只通過(guò)例子反復(fù)講解，初中生理解起來(lái)比較困難，比較抽象，應(yīng)該結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)講解才容易理解.突破難點(diǎn)時(shí)應(yīng)分析和實(shí)際生活接觸比較密切的電路.而初中物理實(shí)驗(yàn)室中卻缺少相應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)教具.在此指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)制作了“應(yīng)用型教具”——電磁式智能蓄水塔(圖1).

圖1　電磁式智能蓄水塔教具

通過(guò)此教具的制作可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力.此演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑苯佑^察到電磁繼電器的工作原理，幫助初中生形象地理解電磁繼電器工作原理.另外，此教具用的都是常見(jiàn)的材料，初中生容易感興趣.所以此教具可用于中學(xué)物理教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，也可指導(dǎo)初中生課外自行制作此教具.

1電磁繼電器工作原理

電磁繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開(kāi)關(guān).

2實(shí)驗(yàn)教具制作背景

2.1輔助教學(xué)

電磁繼電器是生產(chǎn)和生活中應(yīng)用比較廣泛的一種電磁開(kāi)關(guān)，并且也是初中學(xué)生需要了解學(xué)習(xí)的知識(shí).而初中物理實(shí)驗(yàn)室中卻缺少相應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)教具.

2.2理論與實(shí)踐的“橋梁”

物理源于生活而服務(wù)于生活，生活中處處有物理.“原理與生活”相結(jié)合會(huì)大大激發(fā)初中生對(duì)物理學(xué)的熱愛(ài).以此為靈感，理論知識(shí)與生活實(shí)踐之間就需要一座橋梁.這座橋梁就是“應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)教具”.

2.3低成本教具

初中階段的實(shí)驗(yàn)教具不應(yīng)耗資過(guò)大，應(yīng)本著低成本的原則.“廢物利用”不僅能變廢為寶，也能培養(yǎng)學(xué)生簡(jiǎn)樸、節(jié)約資源的美好品質(zhì).

2.4教學(xué)意義

中學(xué)物理教學(xué)論實(shí)驗(yàn)課要求培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和自制教具的能力.

3電磁式智能蓄水塔教具簡(jiǎn)介

3.1演示實(shí)驗(yàn)原理

(1)電磁繼電器原理

(2)物體的浮沉條件

通過(guò)水塔里面的浮子上浮、下沉，金屬片的接觸與斷開(kāi)來(lái)控制電磁鐵內(nèi)部電流的有無(wú)，從而控制電磁鐵磁性的有無(wú)，最終間接控制水泵的通斷電，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)蓄水、自動(dòng)停止蓄水.

3.2實(shí)驗(yàn)教具演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)介

如圖2所示，電磁鐵A所在電路；電磁鐵B所在電路；低壓水泵所在電路.

圖2

(1)水塔里面的水使用完，浮子下沉，浮子下面的導(dǎo)電金屬片與底座的導(dǎo)電金屬塊接觸，接通電磁鐵A所在電路，電磁鐵A工作，吸引金屬擋片A，彈簧拉動(dòng)金屬?gòu)椘珺上彈，金屬?gòu)椘珺與導(dǎo)電金屬片C接觸，接通水泵所在電路，水泵工作，指示燈亮，蓄水.

(2)水塔開(kāi)始蓄水，浮子上浮，斷開(kāi)電磁鐵A所在電路.彈簧拉回金屬擋片A(但不影響水泵所在電路的接通)，水泵繼續(xù)工作，水塔持續(xù)蓄水.

(3)水塔的水蓄滿，浮子上浮到頂端，浮子上面的導(dǎo)電金屬片與絕緣支桿頂端的導(dǎo)電金屬塊接觸，接通電磁鐵B所在電路，電磁鐵B工作，吸引金屬?gòu)椘珺回彈.金屬擋片A鎖死金屬?gòu)椘珺(金屬擋片A和金屬?gòu)椘珺接觸部分的特殊結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)此功能)，水泵所在電路斷開(kāi)，指示燈滅，水泵停止蓄水.

(4)繼續(xù)使用水塔里面的水，使用完，浮子下沉，實(shí)驗(yàn)裝置重復(fù)(1)、(2)、(3)步驟，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化蓄水，自動(dòng)化停止蓄水的功能.

至此，電磁式智能蓄水塔實(shí)現(xiàn)了模擬現(xiàn)實(shí)生活中水塔自動(dòng)化蓄水、自動(dòng)化停止蓄水的全部過(guò)程.

3.3教具設(shè)計(jì)主要材料

(1)電磁開(kāi)關(guān)部分

塑料底座，金屬桿，彈簧，開(kāi)關(guān)，木塊，金屬片，廢舊金屬片，螺絲釘，漆包線，導(dǎo)線，音叉底座等.

(2)水塔部分

塑料油桶，水龍頭，塑料導(dǎo)管，可樂(lè)瓶，導(dǎo)線，導(dǎo)電銅片，塑料支桿.

(3)動(dòng)力部分

低壓水泵.

(4)其他

低壓直流穩(wěn)壓電源，指示燈(小燈泡)，螺絲釘，導(dǎo)線，開(kāi)關(guān)等.

(收稿日期：2015-11-10)

*河北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“《中學(xué)物理教學(xué)論實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中培養(yǎng)應(yīng)用型物理人才的教學(xué)模式研究”,項(xiàng)目編號(hào)：1403040

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